(57)【要約】【課題】配線基板にランドグリッドアレイタイプの半導体装置を実装する電子回路基板において、繰り返し熱ストレスによる半導体装置の外部電極と配線基板の接続電極の接続部分に加わる応力を緩和することにより、半導体装置と配線基板との接続不良を防止し、接続信頼性を向上させる。【解決手段】格子状に配列された外部電極を有するグリッドアレイタイプの半導体装置を実装する配線基板１において、格子状に配列され、かつ前記半導体装置の外部電極に対応して電気的に接続される接続電極４のコーナー部分に、応力緩和用の平面視鉤形のスリット５を垂直に形成する。【選択図】図２
2005129570.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体装置が複数個はんだ実装される配線基板であって、グリッドアレイタイプの半導体装置の外部電極に対応するように格子状に配列された接続電極のコーナー部分に応力緩和用の平面視鉤形のスリットを設けたことを特徴とする配線基板。
【請求項２】
半導体装置が複数個はんだ実装される配線基板であって、グリッドアレイタイプの半導体装置の外部電極に対応するように格子状に配列された接続電極の各辺に垂直に１本または複数本のスリットを設けたことを特徴とする配線基板。
【請求項３】
前記スリット部分に応力緩衝剤を充填したことを特徴とする請求項１または２記載の配線基板。
【請求項４】
請求項１〜３いずれか１項記載の配線基板に実装されるグリッドアレイタイプの半導体装置であって、当該半導体装置の外部電極を、請求項１〜３いずれか１項記載の配線基板に設けられたスリットに対応する部位には配設しないことを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
半導体装置が複数個はんだ実装される配線基板であって、グリッドアレイタイプの半導体装置の外部電極に対応するように格子状に配列された接続電極のコーナー部分に応力緩和用の平面視鉤形の溝を設けたことを特徴とする配線基板。
【請求項６】
半導体装置が複数個はんだ実装される配線基板であって、グリッドアレイタイプの半導体装置の外部電極に対応するように格子状に配列された接続電極の各辺に垂直に１本または複数本の応力緩和用の溝を設けたことを特徴とする配線基板。
【請求項７】
前記溝部分に応力緩衝剤を充填したことを特徴とする請求項５または６記載の配線基板。
【請求項８】
請求項５〜７いずれか１項記載の配線基板に実装されるグリッドアレイタイプの半導体装置であって、当該半導体装置の外部電極を、請求項５〜７いずれか１項記載の配線基板に設けられた溝に対応する部位には配設しないことを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、グリッドアレイタイプの半導体装置が複数個はんだ実装される配線基板、およびその配線基板に実装されるグリッドアレイタイプの半導体装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ノートパソコン，携帯電話，ビデオカメラ等の小型電子器機は、ますます小型，軽量化が進み、これに使用される電気回路基板も小型化され、半導体装置の高密度実装の要望が高まっている。
【０００３】
従来では、半導体素子にリードフレームなどを整形し、外部リードを基板電極にはんだ接続していたが、半導体装置をより小型化するために、半導体装置の裏面に外部電極を格子状に配置するボールグリッドアレイタイプ、あるいはランドグリッドアレイタイプの半導体装置の使用が増加する傾向にある。
【０００４】
特許文献１には、従来の半導体装置における課題を解決した発明が提案されている。
【特許文献１】特開平７−１１５１５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、従来のグリッドアレイタイプの半導体装置では、外部電極と配線基板の電極とがはんだにより直接接続されるため、従来のリードフレームタイプの半導体装置のように、外部リードが変形して応力を緩和することができる構成のものに比べ、配線基板の反り、あるいは変形による応力により、はんだ接続部分の剥れ、あるいは切断などの接触不良が発生しやすい。
【０００６】
特にグッリドアレイタイプの半導体装置では、インターポーザとして配線基板と熱膨張係数の大きく異なる材質ものを使用した場合に、電子機器の使用温度変化により生じる半導体装置と配線基板との収縮差が大きく、はんだ接合部分に発生する応力も大きくなり、長期使用における接続信頼性の低下が避けられない。
【０００７】
本発明は、前記従来の課題を解決し、半導体装置との接続信頼性の向上を図る配線基板、およびその配線基板に適用される半導体装置を提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を解決するため、本発明における配線基板は、半導体装置が複数個はんだ実装される配線基板であって、グリッドアレイタイプの半導体装置の外部電極に対応するように格子状に配列された接続電極のコーナー部分に、応力緩和用の平面視鉤形のスリットあるいは溝を設けたものである。
【０００９】
また、本発明の配線基板に実装される半導体装置は、外部電極を前記配線基板に設けられたスリットあるいは溝に対応する部位には配設しないようにしたものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、配線基板にランドグリッドアレイタイプの半導体装置が実装され、繰り返し熱ストレスにより半導体装置の外部電極と配線基板の接続電極との接続部分に加わる応力を緩和することにより、半導体装置と配線基板との接続不良を防止し、接続信頼性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００１２】
図１は本発明に係る配線基板の実施形態１を示す平面図、図２は図１における配線基板のＡ部の拡大図、図３は図２における配線基板のＢ−Ｂ線断面図、図４は実施形態１に適用される本発明に係るランドグリッドアレイタイプの半導体装置の実施形態１を示す平面図、図５は図４の半導体装置のＣ−Ｃ線断面図、図６は図４の半導体装置の底面図である。
【００１３】
図１〜図６において、配線基板１は、少なくとも１個のグリッドアレイタイプの半導体装置２を実装する配線基板であり、裏面に格子状に配置された外部電極３を有する半導体装置２が実装され、表面に前記半導体装置２の外部電極３と電気的に接続する接続電極４と、他の半導体装置を電気的に接続する接続電極とを複数具備している。図ではランドグリッドアレイタイプの半導体装置２に対応する接続電極４以外は省略している。
【００１４】
格子状に配置された接続電極４のコーナー部分には平面視鉤形のスリット５が形成されている。スリット５は、配線基板１を貫通して設けられたものであり、スリット５の幅は任意に設定することが可能であるが、あまりに狭いと応力緩和の効力を発揮できない。逆に広すぎると配線基板１の配線領域、あるいは使用可能領域を小さくすることになり好ましくない。また、スリット５の長さも任意に設計可能であるが、あまりに短いと応力緩和の効力が小さく、逆に長いと配線可能領域が小さくなり、配線基板１の強度を落とすことになり好ましくないため、スリット長さは接続電極４の２個〜５個分程度の長さにすることが適当である。
【００１５】
ここで、例えば配線基板１の材質が有機材料の場合、その線膨張係数は約１２〜１５ppmであり、また半導体装置２のインターポーザ６の材質がセラミックであるとすると、セラミックの線膨張係数は約７ppmであって、温度変化による熱収縮の差により接合部におけるはんだ部分にせん断応力が繰り返し印加され、はんだ接合部の破壊などによる接続不良を発生させる。しかし、本実施形態ではスリット５を形成することにより、はんだ接合部に加わる応力を緩和して接続信頼性を向上させることができる。
【００１６】
図７は本発明に係る配線基板の実施形態２を示す平面図、図８は図７における配線基板のＡ部の拡大図、図９は図８における配線基板のＢ−Ｂ線断面図である。
【００１７】
図７において、配線基板１は、実施形態１と同様にランドグリッドアレイタイプの半導体装置２の外部端子に対応する接続電極４を具備している。図８に示すように、実施形態２では実施形態１とは異なり、格子状に配置された接続電極の各辺に垂直にスリット５が形成されている。前記と同様に、スリット幅は任意に設定することが可能であるが、あまりに狭いと応力緩和の効力を発揮できない。逆に広すぎると配線基板１の配線領域あるいは使用可能領域を小さくすることになり好ましくない。また、スリット長さも任意に設計可能であるがあまりに短いと応力緩和の効力が小さく、逆に長いと配線可能領域が小さくなり、配線基板１の強度を落とすことになり好ましくないため、スリット長さは、接続電極４の２個から、スリット５により分割される接続電極エリア長さＬ（図８参照）程度までが適当である。
【００１８】
また実施形態２において、図１０のように、スリット５により分割される接続電極エリアを小さく分割するほど、接続信頼性は向上する。
【００１９】
図１１は本発明に係る配線基板の実施形態３を示す平面図、図１２は図１１における配線基板のＡ部の拡大図、図１３は図１２における配線基板のＢ−Ｂ線断面図である。
【００２０】
実施形態３では、実施形態１および実施形態２とは異なる点は、配線基板１を貫通しない平面視鉤形の溝７を形成した構成である。溝７の深さは配線基板１の厚さの１／１０〜２／５程度が適当であり、実施形態３は、配線基板１の両面に半導体装置が実装される場合に有効である。
【００２１】
なお、前記配線基板１の実施形態において、スリット５と溝７とを１つの配線基板１上に同時に配置することも可能であり、例えば格子状に配置された電極のコーナー部分に鉤形の溝の加工を施し、かつ格子状に配置された電極の各辺に垂直方向にスリットを設けることも可能である。
【００２２】
本実施形態における配線基板１は電子機器の電気回路基板に使用されるものであり、その製法，材質を特に限定するものではなく、例えばＡＬＩＶＥ基板あるいはＦＲ４基板などを用いることができる。
【００２３】
また、スリット５，溝７の加工方法としては、プレスによる打ち抜き、あるいは化学的なエッチング，レーザ加工などの方法を採用することが考えられる。
【００２４】
また、スリット５，溝７に応力緩衝剤を充填することにより、応力緩和の効力がより効果的に得られる。
【００２５】
図１４は本発明に係るランドグリッドアレイタイプの半導体装置の実施形態２を示す平面図、図１５は図１４の半導体装置のＡ−Ａ線断面図、図１６は図１４の半導体装置の底面図である。
【００２６】
図１６に示すように、半導体装置２の底面には外部電極３が格子状に配列されており、前記配線基板１のスリット５あるいは溝７に対応する部分には、外部電極３の配置禁止領域８を設けている。このように、半導体装置２に外部電極３の配置禁止領域を設けることにより、外部電極３の配列ピッチが小さい場合に、スリット５あるいは溝７の加工を行う領域を確保することができる。
【００２７】
また、半導体装置２は、外部電極３が格子状に配列されたグリッドアレイタイプであれば、半導体素子をフェースダウンで半導体キャリアに接続されるフリップチップタイプでも、あるいは半導体素子をフェースアップで半導体キャリアに接着し、半導体素子の電極と半導体キャリアの電極とをＡｕ線などで接続して樹脂封止したタイプでも適用可能である。
【００２８】
また、外部電極３は、はんだボールを搭載したボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）タイプでも、ボールを搭載しないランドグリッドアレイ（ＬＧＡ）タイプであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明の配線基板は、グリッドアレイタイプの半導体装置を少なくとも１個以上使用し、複数の半導体装置を実装する配線基板に適用され、また、本発明の半導体装置は、情報通信機器，事務用電子機器，家庭用電子機器，測定装置，組立ロボットなどの産業用電子機器，医療用電子機器，電子玩具等に用いて信頼性を向上させるために有効である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に係る配線基板の実施形態１を示す平面図
【図２】図１における配線基板のＡ部の拡大図
【図３】図２における配線基板のＢ−Ｂ線断面図
【図４】実施形態１に適用される本発明に係るランドグリッドアレイタイプの半導体装置の実施形態１を示す平面図
【図５】図４の半導体装置のＣ−Ｃ線断面図
【図６】図４の半導体装置の底面図
【図７】本発明に係る配線基板の実施形態２を示す平面図
【図８】図７における配線基板のＡ部の拡大図
【図９】図８における配線基板のＢ−Ｂ線断面図
【図１０】実施形態２の配線基板における変形例の平面図
【図１１】本発明に係る配線基板の実施形態３を示す平面図
【図１２】図１１における配線基板のＡ部の拡大図
【図１３】図１２における配線基板のＢ−Ｂ線断面図
【図１４】本発明に係るランドグリッドアレイタイプの半導体装置の実施形態２を示す平面図
【図１５】図１４の半導体装置のＡ−Ａ線断面図
【図１６】図１４の半導体装置の底面図
【符号の説明】
【００３１】
１  配線基板
２  半導体装置
３  外部電極
４  接続電極
５  スリット
６  インターポーザ
７  溝
８  外部端子配置禁止領域
【図１】
2005129570.tif 000003
【図２】
2005129570.tif 000004
【図３】
2005129570.tif 000005
【図４】
2005129570.tif 000006
【図５】
2005129570.tif 000007
【図６】
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【図７】
2005129570.tif 000009
【図８】
2005129570.tif 000010
【図９】
2005129570.tif 000011
【図１０】
2005129570.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2005129570.tif 000017
【図１６】
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